CN111971931B - 在区块链网络中验证交易的方法以及构成该网络的节点 - Google Patents

在区块链网络中验证交易的方法以及构成该网络的节点 Download PDF

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Abstract

在用于在区块链网络中验证交易的方法中，实现验证速度的高速化。第一节点(101)接收交易(tx)(S201)。第一节点(101)提供接收到的tx作为对布隆过滤器的输入(S202)。布隆过滤器基于区块链中包含的过去的一个或多个tx而生成。在上述布隆过滤器返回真的情况下，第一节点(101)以成为验证对象的tx的txid为关键字来检索字典，并判定其有无(S203)。字典基于过去达成共识的区块中包含的一个或多个tx而生成。在字典的检索结果为假时，将验证对象的交易判定为有效，并且在上述布隆过滤器返回假时，也同样将验证对象的tx判定为有效(S204)。

Description

在区块链网络中验证交易的方法以及构成该网络的节点
技术领域
本发明涉及用于在区块链网络中验证交易的方法以及用于构成该网络的节点。
背景技术
在具有多个节点的区块链网络中，各节点具有针对选择形成了共识的区块相连而成的区块链。各区块具有区块头和包括一个或多个交易的区块体。
各交易可以将该交易的哈希值作为其标识符，该标识符有时被称为“交易id(txid)”。txid在参照过去的交易时使用，根据需要，有时在一个或多个或所有节点中保持其字典(ディクショナリ)。
作为使用txid的场景之一，可以举出防止同一交易的双重执行。对于实现了针对选择的共识形成的区块，任意一个节点从积攒在内存池中的交易中选择一个或多个交易来生成，但在将交易存储在内存池中时，有时进行是否是过去达成共识的区块中包含的交易的验证(validation)。另外，有时对在其他节点中生成的区块中包含的交易进行验证。
发明内容
发明要解决的问题
但是，为了进行验证，必须保持针对过去达成共识的区块中包含的所有交易的txid的字典，在每次接收新的交易时参照该字典，来进行过去不存在的确认，这成为导致区块高度的增大并且需要时间或存储区域的处理。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，在用于在区块链网络中验证交易的方法以及用于构成该网络的节点中，实现验证速度的高速化或存储区域增大的抑制。
解决问题的技术手段
为了实现这样的目的，本发明的第1方式是一种用于在区块链网络中验证交易的方法，该方法的特征在于，包括：接收成为验证对象的交易的步骤；对布隆过滤器输入所述交易的步骤，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成；以及在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤。
另外，本发明的第2方式的特征在于，在第1方式中，包括：在所述布隆过滤器的输出为真的情况下，以所述交易的txid为关键字，对字典进行检索的步骤，所述字典基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成；以及在所述字典的检索结果为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤。
另外，本发明的第3方式的特征在于，在第2方式中，还包括：在所述字典的检索结果为真的情况下，将所述交易判定为无效的步骤。
另外，本发明的第4方式的特征在于，在第1至第3方式中的任一方式中，用于构成所述布隆过滤器的数据被存储在存储器中。
另外，本发明的第5方式的特征在于，在第4方式中，所述数据是根据与过去达成共识的所述区块中包含的一个或多个交易对应的一个或多个txid而生成的数据串。
另外，本发明的第6方式的特征在于，在第5方式中，所述数据串的位长比所述交易的txid的位长长。
另外，本发明的第7方式的特征在于，在第1至第6方式中的任一方式中，所述成为验证对象的交易是成为共识形成的对象的区块中包含的一个或多个交易中的某一个。
另外，本发明的第8方式的特征在于，在第7方式中，还包括：以所述成为验证对象的交易的txid为关键字，对临时字典进行检索的步骤，所述临时字典保持与所述区块中包含的一个或多个交易对应的一个或多个txid。
另外，本发明的第9方式是一种程序，用于使计算机执行用于在区块链网络中验证交易的方法，所述程序的特征在于，所述方法包括：接收成为验证对象的交易的步骤；对布隆过滤器输入所述交易的步骤，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成；以及在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤。
另外，本发明的第10方式是构成用于在区块链网络中验证交易的所述区块链网络的节点，其特征在于，接收成为验证对象的交易，对布隆过滤器输入所述交易，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成，在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效。
发明的效果
根据本发明的一方式，通过将成为验证对象的交易输入到基于过去在区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成的布隆过滤器中，并且仅在得到“真”的输出的情况下访问字典，由此可以抑制需要时间的对字典的访问，使交易的验证高速化。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的区块链网络的图。
图2是本发明的第1实施方式的交易的验证方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的区块链网络。网络100包括第一节点101、第二节点102、第三节点103和第四节点104。这些节点分别具有区块链，参与新的区块的选择所涉及的共识形成。在图1中，示出了4个的例子，但这只不过是例示。此外，网络100可以包括不参与共识形成的节点。以下，着眼于第一节点101进行说明。对于其他节点，也可以具有以下所述的构成。
第一节点101具备通信接口等通信部101-1、处理器、CPU等处理部101-2、存储器等主存储装置101-3、以及硬盘等辅助存储装置101-4，能够通过执行用于进行各处理的程序而构成。第一节点101有时包含一个或多个装置或服务器，并且该程序有时包含一个或多个程序，并且，能够记录在计算机可读存储介质中而成为非暂时性的程序产品。
另外，虽然分别说明主存储装置101-3和辅助存储装置101-4，但也可以考虑将它们作为同一存储装置或存储介质，或者将包含它们的存储装置或存储介质视为存储部。另外，主存储装置101-3和辅助存储装置101-4也可以分别包含多个存储装置或存储介质。另外，作为存储在主存储装置101-3中的数据，以下说明的数据有时也存储在CPU等处理部101-2所具有的L1、L2、L3等高速缓冲存储器中。在该情况下，也可以包含主存储装置101-3和处理部101-2所具有的高速缓冲存储器而称为“第一存储装置”，包含辅助存储装置101-4而称为“第二存储装置”。
第一节点101首先接收在区块链网络100内或外部生成的交易(tx)(S201)。在此，有时在网络100中生成交易并自己接收。在图1的示例中，第一节点接收在网络100外部生成的交易。
成为验证对象的交易的接收除了直接接收一个或多个交易的情况以外，还有通过接收在其他节点中生成的区块来接收该区块中包含的一个或多个交易的情况。
第一节点101提供所接收的交易作为对布隆过滤器的输入(S202)。关于布隆过滤器，可以将具有用于构成该过滤器的程序及数据的模块存储在主存储装置101-3或第一存储装置中，并通过执行该程序来使布隆过滤器动作。
该数据是基于构成网络100的各节点所具有的区块链中包含的过去的一个或多个交易而生成的，更具体地说，能够基于与该过去的一个或多个交易对应的一个或多个txid而生成。
txid可以是32字节的哈希值，但作为一例，说明其为4位的情况。假设作为第一txid的0101作为与过去的交易对应的txid而存在，作为第二txid的1001作为与过去的交易对应的txid而存在。将这两个txid的各位重叠，生成1101这样的4位的数据串，可以作为用于构成上述布隆过滤器的数据。换言之，根据与过去的一个或多个交易对应的一个或多个txid，能够将使值为1的位重叠而生成的数据串作为用于构成该过滤器的数据。
实际上，txid的长度和数据串的长度不必相同，也可以对与过去的一个或多个交易对应的一个或多个txid进行某种变换，生成比txid长的数据串。例如，希望比txid的位长长10万倍，更优选长50万倍、100万倍以上。若设为相对于32字节的txid的100万倍，则成为32MB，即使这样，也能够存储在一般的主存储装置101-3或第一存储装置中。
在作为验证对象而输入的交易是不包含在过去达成共识的区块中的交易的情况下，上述布隆过滤器必定返回假(False)作为输出，在返回真(True)作为输出时，有时是过去存在的交易，有时不是过去存在的交易。将尽管过去不存在但却返回真的情况称为假阳性。
实际上，可以进行更复杂的处理，但在上述4位的示例中，当作为验证对象的4位哈希值1001在第一节点101中被新提供给布隆过滤器时，用于构成该过滤器的程序判定验证对象的交易的值为1的位在该数据串中是否也为1。在验证对象的交易的值为1的所有位都得到肯定的判定的情况下，布隆过滤器返回真。虽然在过去的txid中不存在1001，但在与1101的对比中，成为假阳性。
在上述布隆过滤器返回真的情况下，第一节点101通过以成为验证对象的交易的txid为关键字或基于该txid来检索字典，并判定其有无(S203)。字典是按顺序保持过去达成共识的区块中包含的一个或多个或所有交易的txid而得的，并且可以预先将其存储在辅助存储装置101-4或第二存储装置中。
在字典的检索结果为假，即该字典中不包含验证对象的交易的txid时，将验证对象的交易判定为有效(S204)。
在上述布隆过滤器返回假的情况下，将验证对象的交易同样地判定为有效(S204)。
在字典的检索结果为真，即，该字典中包含验证对象的交易的txid时，将验证对象的交易判定为无效(S205)。
如上所述，根据过去达成共识的区块中包含的一个或多个交易或其txid，除了字典之外，还生成并预先存储布隆过滤器，由此能够抑制需要时间的对字典的访问，使交易的验证高速化。特别地，通过在存储器等主存储装置101-3或第一存储装置中预先存储布隆过滤器模块，得以实现进一步的高速化。
优选的是，在对新的区块形成共识之后，并且在接收下一个验证对象的交易之前，针对该区块中包含的一个或多个交易，对布隆过滤器及字典进行更新。
作为上述布隆过滤器的变形方式，也可以将用于构成该过滤器的数据串的各值作为字节单位而不是位，使与txid的值为1的位相对应的位置的字节的值根据该位置的值为1的txid的数量而递增。在假设作为第一txid的0101作为与过去的交易对应的txid而存在，作为第二txid的1001作为与过去的交易对应的txid而存在的情况下，生成的数据串为4字节的1102。如果进一步考虑0001作为第三字节，则数据串为1103。由此，能够删除过去反映的txid。在该方式中，作为一例，通过进行与验证对象的交易的值为1的位对应的字节在该数据串中是否为1以上的值的判定，能够确定真或假。作为布隆过滤器而在本说明书中说明的过滤器只要是进行所说明的所需动作的过滤器即可。
另外，应注意，如果没有“仅基于××”、“仅根据××”、“仅在××的情况下”这样的“仅”的记载，则在本说明书中，还可以考虑附加的信息。
另外，为了慎重起见，在某些方法、程序、终端、装置、服务器或系统(以下称为“方法等”)中，即使存在进行与本说明书中记述的动作不同的动作的方面，本发明的各方式也是以与本说明书中记述的动作的任意一个相同的动作为对象，存在与本说明书中记述的动作不同的动作，这并不意味着该方法等在本发明的各方式的范围外。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，描述了验证对象的交易是否是在过去达成共识的区块中包含的交易的验证，然而，不能防止在共识对象的区块中包含多个相同的交易。
因此，在本发明的第2实施方式中，第一节点101生成暂时的临时字典，该临时字典保持与由第一节点101生成的区块或从另一节点接收到的区块中包含的一个或多个交易对应的一个或多个txid。
例如，在第1实施方式中说明的验证方法中，即使布隆过滤器返回假(S202)，也有可能检索该临时字典而检测出相同的txid。在该情况下，必须将验证对象的交易判定为无效。当字典返回假时(S203)也是同样的。另外，也可以一律在应用布隆过滤器之前，对于所有的交易，以验证对象的交易的txid为关键字进行临时字典的检索。可以随机地或根据预定规则来改变临时字典的检索时间点，或者可以作为与图2所示的循环并行的处理来执行。
符号说明
100 区块链网络
101 第一节点
101-1 通信部
101-2 处理部
101-3 主存储装置
101-4 辅助存储装置
102 第二节点
103 第三节点
104 第四节点。

Claims (8)

1.一种方法，用于在区块链网络中验证交易，所述方法的特征在于，包括：
接收成为验证对象的交易的步骤；
对布隆过滤器输入所述交易或者与所述交易对应的txid的步骤，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成；
在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤；
在所述布隆过滤器的输出为真的情况下，以所述交易的txid为关键字，对字典进行检索的步骤，所述字典保持过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易的txid；
在所述字典的检索结果为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤；以及
在所述字典的检索结果为真的情况下，将所述交易判定为无效的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
用于构成所述布隆过滤器的数据存储在存储器中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述数据是根据与过去达成共识的所述区块中包含的一个或多个交易对应的一个或多个txid而生成的数据串。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述数据串的位长比所述交易的txid的位长长。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，
所述成为验证对象的交易是成为共识形成的对象的区块中包含的一个或多个交易中的某一个。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
以所述成为验证对象的交易的txid为关键字，对临时字典进行检索的步骤，所述临时字典保持与所述成为共识形成的对象的区块中包含的一个或多个交易对应的一个或多个txid。
7.一种计算机程序产品，包括程序，所述程序用于使计算机执行用于在区块链网络中验证交易的方法，所述计算机程序产品的特征在于，
所述方法包括：
接收成为验证对象的交易的步骤；
对布隆过滤器输入所述交易或者与所述交易对应的txid的步骤，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成；
在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤；
在所述布隆过滤器的输出为真的情况下，以所述交易的txid为关键字，对字典进行检索的步骤，所述字典保持过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易的txid；
在所述字典的检索结果为假的情况下，将所述交易判定为有效的步骤；以及
在所述字典的检索结果为真的情况下，将所述交易判定为无效的步骤。
8.一种节点，其构成用于在区块链网络中验证交易的所述区块链网络，所述节点的特征在于，
接收成为验证对象的交易，
对布隆过滤器输入所述交易或者与所述交易对应的txid，所述布隆过滤器基于过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易而生成，
在所述布隆过滤器的输出为假的情况下，将所述交易判定为有效，
在所述布隆过滤器的输出为真的情况下，以所述交易的txid为关键字，对字典进行检索，所述字典保持过去在所述区块链网络中达成共识的区块中包含的一个或多个交易的txid，
在所述字典的检索结果为假的情况下，将所述交易判定为有效，
在所述字典的检索结果为真的情况下，将所述交易判定为无效。
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